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文档简介
1、1.互穿网络结构(p67):用化学方法将两种或两种以上的聚合物互穿交织成网而形成的结构。2.线性粘弹性(p253):在常温和通常的加载时间,高聚物往往同时显示弹性和粘性,即所谓的粘弹性。如果高聚物的应力与应变和应力与应变速率之间存在线性关系,则叫线性粘弹性。3.疲劳极限:疲劳极限是材料学里的一个极重要的物理量,表现一种材料对周期应力的承受能力。在疲劳试验中,应力交变循环大至无限次而试样仍不破损时的最大应力叫疲劳极限。4.溶液:高分子溶剂相互作用参数是, 当时,该溶剂为良溶剂;当时,该溶剂为溶剂;当时,该溶剂为劣溶剂。 当溶剂为溶剂时,溶液中溶质分子间,溶剂分子间,溶质和溶剂分子间的相互作用是相
2、等的,形成无干扰状态的溶液。此时的溶液为溶液。5.波尔兹曼叠加原理:基本内容(1)先前载荷历史对聚合物材料形变性能有影响;即试样的形变是负荷历史的函数;(2)多个载荷共同作用于聚合物时,其最终形变性能与个别载荷作用有关系;即每一项负荷步骤是独立的,彼此可以叠加。6.Griffith crack theory 断裂理论:(1)断裂要产生新的表面,需要一定的表面能,断裂产生新表面的所需要的表面能是由材料内部弹性储能的减少来补偿的。(2)弹性储能在材料中分布不均匀。在材料的微裂纹附近有很大的弹性储能集中。因此在存在有裂纹的地方就比其他地方有更多的弹性储能来供给产生新表面所需的表面能,致使材料在微裂纹
3、处先行断裂。7.聚合物的熔融指数MI聚合物熔体的流动性可用多种指标来表征,其中最常用的是熔融指数:指在一定的温度下和规定负荷下,10min内从规定直径和长度的标准毛细管内流出的聚合物的熔体的质量,用MI表示,单位为g/10min。8.杨氏模量:杨氏模量是描述固体材料抵抗形变能力的物理量,定义为应力和应变之比,E=/。模量越大,越不容易变形,材料刚性越大。9.剪切柔量(P239):剪切应力对剪切应变之比定义为剪切模量G,剪切模量G的倒数叫作剪切柔量10.泊松比 (P241):高聚物单向拉伸时,不仅有拉伸方向的伸长,同时伴有横向收缩,横向收缩应变对轴向伸长应变之比即使泊松比。11.应力松弛P259
4、:应力松弛是将一应力作用于试样上,使试样瞬间产生一定形变,然后维持这应变 ,观察为维持这应变所需的应力随时间的变化。实验表明,产生应变的一瞬间所需的应力最大,随后应力逐渐降低。12.旋节线生长机理P180、181、182温度组成曲线中跟G组成曲线拐点对应的点构成旋节温度-组成曲线(简称旋节线)。当体系组成处于曲线的两拐点之间时是不稳定的,它能自发地通过涨落而分相。这种过程通常进行的较快,两相的组成是逐渐变化的。随时间推移,两相会逐渐接近双节线所要求的平衡相的组分。13.成核生长机理:当体系处于双节线和旋节线之间的区域内时,体系是亚稳定的。如果能分成两相体系,自由能是降低的。但其分相无法通过浓度
5、的涨落来实现,而必须首先在体系中形成分散相的“核”。“核”一旦出现,就会逐渐长大,从而实现体系分相过程,通常这个过程进行得较慢。14.1断裂能: 材料从开始拉伸至破坏所吸收的能量。15.内聚能密度:聚合物内聚能密度(CED)定义为单位体积凝聚体汽化时所需要的能量16.溶致液晶:在某一温度下,因加入溶剂而呈现液晶态的物质(核酸,蛋白质,芳族聚酰胺PBT, PPTA (Kevlar) 和聚芳杂环PBZT, PBO)17.自由连接链19.聚合物的增塑:为了改进某些聚合物的柔软性能,或者为了加工成型的需要,常常在聚合物中加入高沸点、低挥发性并能与聚合物混容得小分子液体。这种作用称之为增塑,所用的小分子
6、物质称为增塑剂。20.蠕变:在一定的温度和较小的恒定应力作用下,材料的应变随时间的增加而增大的现象。21.聚合物、理想弹性体、理想粘性体关系。(1)理想弹性体(如弹簧)在外力作用下平衡形变瞬间达到,与时间无关;理想粘性流体(如水)在外力作用下形变随时间线性发展。(2)聚合物的形变与时间有关,但不成线性关系,两者的关系介乎理想弹性体和理想粘性体之间,聚合物的这种性能称为粘弹性。(3)高聚物材料表现出弹性和粘性的结合。在实际形变过程中,粘性与弹性总是共存的。聚合物受力时,应力同时依赖于形变e和形变速率g,即具备固、液二性,其力学行为介于理想弹性体和理想粘性体之间。22.聚合物的R(均方旋转半径)的
7、球内,含有的分子链数与聚合物分子链的关系用“均方末端距”表征分子链的尺寸。 均方 平方的平均分子尺寸均方末端距 。假设有n个键,每个键的键长为l,导出以下公式: 1.自由连接链(不考虑键角限制和内旋转内垒障碍) 2.自由旋转链(规定键角,不考虑内旋转能垒障碍) 3.等效自由连接链(运动单元由链节变为链段,且链段间不受键角限制):23.用什么方法可以测定高分子合金的两相相容性。X射线小角散射1.测定均方涨落两相的体积分数两相互溶区域的体积分数两相的电子密度如PCL/PVC 30/70,假设两相完全不容计算出3.18×10-3。实际测得1.28×10-3 ,说明两相完全不容的假
8、设是不成立的两相部分相容。2.测定均方旋转半径 PCL/PVC 当PCL含量很低时,其均方旋转半径与在THF溶剂中得到的相同,说明PCL为单分子分散。PVC 为PCL的溶剂24.当聚合物从熔体形成的晶型与结晶条件的关系:熔体冷却 高浓度溶液冷却 稀溶液冷却 剪切将熔体急速冷却,生成较小的球晶;缓慢冷却,则生成较大的球晶。树枝状晶:溶液中析出,低温或浓度大,分子量大时生成。纤维状晶:存在流动场,分子链伸展并沿流动方向平行排列。串晶:溶液低温,边结晶边搅拌。柱晶:熔体在应力作用下冷却结晶。伸直链晶:高压下熔融结晶,或熔体结晶加压热处理。25.下图高分子合金的分相属于机理海岛结构PVC/CPE=85
9、/15时冲击强度从60J/M(纯PVC)提高到500J/M双连续相网状结构PPO/SEBS-g-MAH=85/15时冲击强度从70J/M(纯PPO)增加到1000J/M27.不同种类的聚合物在一个恒定的应力作用下产生的应变随时间的变化曲线。 (1)线形高聚物(2)理想粘性体(3)理想弹性体(4)交联高聚物28.不同种类的聚合物的应力松驰随时间的变化曲线。(1)线形聚合物(2)交联聚合物29.典型的无定形聚合物的具有哪几个温度和哪几个热力学态典型的结晶聚合物的具有哪几个温度和哪几个热力学态;结晶性塑料的使用温度范围;无定型塑料的使用温度范围玻璃化转变温度Tg,流动温度Tf,分解温度Td 玻璃体
10、高弹体 液体 熔化温度Tm , Tg(结晶型聚合物中的非结晶部分),分解温度Td熔体结晶 玻璃体结晶 溶液结晶无定型塑料的使用温度范围在玻璃化温度Tg以下结晶性塑料的使用温度范围可以从Tg(玻璃化温度)提高到Tm(熔融温度)30.结晶聚合物在什么温度下结晶速率最快?结晶速率都受何因素影响?通常高聚物在结晶时在熔点和玻璃化转变温度之间的某一温度下结晶速度达到最大值。高聚物最大结晶速度所对应的温度Tmax和熔点Tm之间存在下列关系:Tmax(0.80.85)Tm聚合物结晶的必要条件是分子结构的对称性和规整性,这也是影响其结晶能力、结晶速度主要结构因素。此外,结晶还需要温度和时间。影响因素:(1)链
11、的对称性和规整性:分子链的对称性和规整性越高,越易于结晶。(2)分子量:分子量大,熔体粘度增大,链运动能力降低,限制了链段向晶核的扩散排列,聚合物结晶速度变慢。(3)共聚物:与共聚单体的结构、共聚物组成、共聚物分子链对称性和规整性均有关。无规共聚物结晶能力降低。如果两种共聚物的均聚物结晶结构相同,这种共聚物也可以结晶。嵌段聚合物的各个嵌段基本保持相对独立性,其中能结晶的嵌段将形成自己的晶区。31.影响聚合物主链柔顺性的因素?取代基 杂原子答案要点:分子结构的影响:(1)主链结构 主链全为单键或含孤立双键时,分子链柔顺性较大,而含有芳杂环结构时,由于无法内旋转,柔顺性差。(2)取代基 极性取代基
12、使柔顺性变差,非极性取代基体积大,位阻大,柔顺性变差。(3)支化、交联 若支链很长,阻碍链的内旋转时,柔顺性变差。对于交联结构,交联程度不大时,对柔顺性影响不大,当交联程度达到一定程度时,大大影响链的柔顺性。(4)分子链的长短 一般分子链越长,构象数目越多,柔顺性越好。(5)分子间作用力 作用力大则柔性差。(6)分子链的规整性 越规整,结晶能力越强,柔性变差。32.橡胶模量随温度的变化规律?橡胶被拉伸或压缩时的热效应,与金属不同之处。橡胶发生高弹形变时,弹性模量与温度成正比,即温度升高,弹性回力增高,而金属的普通固体材料弹性模量随着温度升高而下降。快速拉伸时,橡胶自身温度上升(放热);反之,回
13、缩时,橡胶自身温度降低(吸热)。但普通材料与之相反,而且热效应极小。33.升高温度,塑料的杨氏模量如何变化? 材料的杨氏模量E是指应力-应变曲线起始部分的斜率,温度不同,同一聚合物的应力应变曲线形状也不相同,当温度很低时(t远小于tg),应力随应变成正比的增加,最后在应变不到10%时发生断裂;温度略微升高后,应力应变曲线会出现一个拐点,即屈服点,应力在屈服点达到最大,过了屈服点应力反而降低,试样应变增大,但由于温度仍然较低,故继续拉伸将导致试样断裂,总的应变也不超过20%;当温度在tg以下几十度范围内时,在屈服点之后,试样在不加外力外力或者外力增大的情况下,能发生很大的应变,在最后阶段应力又出
14、现明显上升,直到最后断裂;当温度在tg以上时,在不大应力的作用下,试样形变显著增大,直到断裂前,应力才又出现一段急剧的上升。总之,温度升高,材料逐步变得软而韧,断裂强度下降,断裂伸长率增加;温度下降时,材料逐步转向硬而脆,断裂强度增加,断裂伸长率减小。34.对于柔性链和刚性链,粘流活化能大小,粘度对温度、对剪切速率敏感?温敏和切敏材料温度对高聚物熔融黏度的影响符合Arrhenius方程:,一般分子链刚性愈大或分子间作用力愈大,则流动活化能Ea愈高,即直线斜率越大,黏度对温度越敏感。分子柔顺性愈大,则Ea小,直线斜率小,黏度对温度越不敏感。剪切应力对高聚物黏度的影响也与结构有关。因为柔性链分子易
15、通过链段运动而取向,而刚性分子链段较长,取向的阻力很大,因而取向作用小。所以柔性的分子比刚性的刚性分子表现出更大的剪切应力敏感性。35.间同构象的聚乙烯醇呈何构象?螺旋形构象全同构象的聚乙烯醇呈何构象?平面锯齿形构象聚乙烯呈何构象?全反式平面锯齿形构象聚丙烯呈何构象?螺旋形构象间同结构的聚丁二烯1, 2 分子呈何构象?平面锯齿形间同结构的聚丙烯腈?平面锯齿形37.分子量大小对聚合物剪切变稀现象的影响分子量高 分子量低 分子量分布窄 分子量分布宽在一定的剪切速率下,分子量高的先出现剪切变稀现象因为低分子量的聚合物无分子缠结现象,因此粘度随的变化本来就不明显。分子量分布宽的(分子量不均一性大的),
16、首先出现非牛顿流动(剪切变稀)如果平均分子量相同则A样品内分子量高的部分的分子量要高于,因此非牛顿流体表现明显。38. Maxwell 模型可以描述何种聚合物的蠕变或应力松弛?理想粘性体蠕变。Kelvin element 描述的是理想弹性体应力松弛40聚合物的应力应变曲线上 出现应力屈服 的温度a: T<<Tg 0°C 脆断 b: T<Tg 050°C 屈服后断c: T<Tg (1020度) 5070°C 韧断d: T接近Tg 70°C 无屈服41.聚合物的应力应变曲线下的面积称称为什么?断裂能。42.聚合物在张应力作用下出现的剪
17、切带银纹的方向银纹(Crating)现象是聚合物在张应力作用下,于材料某些薄弱地方出现应力集中而产生局部的塑性形变和取向,以至在材料表面或内部垂直于应力方向上出现长度为l00、宽度为10左右(视实验条件而异)、厚度约为1的微细凹槽的现象。银纹为聚合物所特有,通常出现在非晶态聚合物中.剪切带是指任性聚合物单向拉伸至屈服点时,常可以看到试样上出现的与拉伸方向成大约45°角的剪切滑移变形带。43.触变型流体 牛顿型流体 宾汉流体 剪切增稠流体触变型流体:在剪切作用下可由粘稠状态变为流动性较大的状态,而剪切作用取消后,要滞后一段时间才恢复到原来状态。这是由于絮凝网络经剪切破坏后,重新形成网络
18、需要一定时间。牛顿型流体:分为牛顿流体和非牛顿流体,某些液体流动时切应力与切变率D之比为常数,即=/D,为液体的粘度.粘度是液体流动时内摩擦或阻力的量度.的单位为Pa.s或mPa.s(帕斯卡.秒). 遵循牛顿粘性定律的液体称为牛顿流体,凡是流体运动时其切变率D与切应力不成线性关系的流体称为非牛顿流体.宾汉流体:剪切应力与剪切速率呈线性关系,但只有当剪应力大于屈服剪应力时才开始流动。流体在静止时存在凝胶结构。剪切增稠流体:1.在外力作用下,其粘度会因剪切速率的增大而上升的流体,但在静置时,能逐渐恢复原来流动较好的状态。2.粘度随流速梯度增大而增大,这是因为当颗粒浓度很高并接近最紧密排列时,两层间
19、的相对运动将使颗粒偏离最紧密排列,体积有所增加,需消耗额外能量。或者因为当流速增加而使颗粒动能增高时,可能越过能垒Eb 到达第一极小 Em1 而发生絮凝,使粘度增大。44.变软化现象与结晶度的关系:结晶度越高,应变软化现象越明显。45.聚合物 刚性的影响因素:主链结构,分子间作用力、取代基极性、分子链规整性、分子链长短及支化与交联。46.挤出胀大:挤出机挤出的高聚物熔体其直径比挤出模孔的直径大的现象。47.脆断与韧断 脆性的本质总是与材料的弹性响应相关,在断裂前试样的形变是均匀的,致使试样断裂的裂缝迅速贯穿垂直于应力方向的平面,断裂试样不显示有明显的推迟形变,相应的应力-应变关系是线性或者微微
20、有点曲线型,断裂的应变值低于5%,断裂所需的能量不大。 韧性通常有大的多的变形,这个形变在沿着试样长度的方向可以使不均匀的,如果发生断裂,试样断裂面往往显示有外延的形变,形变不立即回复,其应力-应变关系是非线性的,在断裂点前斜率可以变为零甚至是负的消耗的断裂能很大。 一般认为脆性断裂是由所加应力的张应力分量引起的,韧性断裂是切应力的分量引起的。因为脆性断面垂直于拉伸应力方向,而切变线通常是在以韧性形式屈服的高聚物中观察到。48.影响聚合物熔点的因素(1)分子链结构对熔点的影响分子间作用力 主链上含有极性基团或形成氢键可使增H大,分子间力增大,熔点提高。分子链的柔顺性 分子链柔顺性增加有利于改变
21、构象S增大,熔点下降;相反,分子链刚性增大,熔点提高。对于有侧基取代的高聚物,测基大或极性强,分子链内旋转受阻,S减小,熔点升高。分子链的对称性和规整性 分子链对称性较好的高聚物,熔融过程中S变化较小,熔点较高。(2)结晶条件对熔点的影响结晶温度 结晶温度低,分子链活动受阻,形成的晶体不完善,熔点降低压力 压力下结晶增加伸直链结构,使晶体完善性提高,有利于熔点升高。拉伸 提高了结晶度也提高了熔点。晶片厚度 晶片厚度增加结晶越完善,熔点越高。(3)稀释效应 在聚合物中加入增塑剂或可溶性添加剂等助剂可以改善其加工性能,这类小分子助剂通常使聚合物的熔点降低。即产生稀释效应。(4)共聚结构 交替共聚熔
22、点急剧下降,对于嵌段或接枝共聚如果各自的链段足够长,可以出现代表各自链段晶体的两个结晶熔点,但他们比各自聚合物熔点低。50.当温度在TgTg100ºC 时,粘度随温度的关系符合WLF方程当温度 > Tg+100ºC 时,粘度随温度的关系符合阿累尼乌斯方程51 不可压缩或拉伸的聚合物材料其泊松比等于0.552 在偏光显微镜两偏振器间,球晶呈现特有的黑十字消光现象 53. 在玻璃化温度时,聚合物的自由体积分数是等于0.025.54. 支链对聚合物的熔体粘度影响答:(1)短支链对粘度影响不大,短支化时,相当于自由体积增大,流动空间 增大,粘度偏小; (2)长支链但还不足以产
23、生缠结,结构紧凑,粘度降低; 长支链很长,能够产生缠结,零切粘度升高。55. LLDPE LDPR PP 的熔体零切粘度大小, 成型答:(1)LDPE 低密度聚乙烯:长支链,流动性差零切粘度大,易成型,材料 拉伸强度低。 (2)LLDPE 线形低密度聚乙烯 :熔体粘度很小,零切粘度小,不易成 型,拉伸强度大。 (3)PP的高分子量部分流动性差,零切粘度大,易成型,低分子量部 分提供流动性,起到增塑剂的作用 。56两种高分子就互容的判别依据混合两种物质互溶的条件:混合过程中的自由能变化G小于零。即G=HTS057聚合物的熔体结晶时,结晶初期符合Avrami方程。Z为结晶速率,n为Avrami指数
24、结晶初期符合Avrami方程,后期偏离Avrami的原因是结晶后期结晶体与其相邻结晶相互碰撞而停止可该方向的生长所致,而在Avrami方程中并未考虑这一因素。结晶初期结晶体的提劲小,生长过程相互碰撞的几率小,可忽略不计。因此,Avrami方程在结晶初期还是很适用的。58 聚合物的取向是一种热力学不稳定状态,在一定的外力、时间、温度下又有解取向。答:为了维持取向状态,获得取向材料,必须在取向后迅速使温度降低到玻璃化温度以下,使分子和链段“冻结”起来,这种“冻结”仍然是热力学非平衡态。只有相对稳定性,时间长了,温度升高或被溶剂溶胀时,仍然有发生自发的解取向性。取向快,解取向也快,所以链段解取向比分
25、子链解取向先发生。59液晶类型:近晶A相方向 位置答:按液晶核的排列分为棒状、盘状液晶按液晶基元所在的位置分为主链液晶,侧脸液晶,主侧脸液晶按液晶的形成条件分为溶致液晶,热致液晶近晶a相的层内,分子彼此平行,分子倾向于垂直层面排列,一般出现在比N相低的温度区域,60 晶态高聚物双重玻璃化转变温度无规共聚物和交替共聚物 只有一个Tg。 首先我们知道只有非晶态高聚物和结晶高聚物中的非晶态具有玻璃化转变温度。另外,结晶度对于晶态高聚物中非晶部分的玻璃化转变温度有很大的影响,原因是离晶区近的链段运动与离晶区远的链段运动是有差异的,因此像聚乙烯具有双重玻璃化转变温度,表征近晶区的玻璃化转变温度随结晶度增
26、加而显著增加,而远晶区的玻璃化转变温度随结晶度增加而变化不明显。无规共聚物,由于两种聚合物组分的序列长度都很短,不能分别形成各自的链段,故只能出现一个Tg。交替共聚物可以看作是由两种单体组成一个单体单元的均聚物,因此也只能有一个Tg。61 完全重叠、旁式重叠、完全交叉 旁式交错构象能量最低 分子中取代原子或取代基的相互排斥,致使单键旋转受限制,故给定的分子中存在一个能量最低的优势构象。由此可见,能量由高到低排列是完全重叠,旁式重叠,旁式交错,完全交叉。62 数均 重均 粘均 分子量测定方法 数均分子量:端机分析,沸点升高,冰点降低,气相渗透压,膜渗透压重均分子量:光散射,超速离心沉降平衡粘均分
27、子量:粘度法还有超速离心沉降速度,凝胶渗透色谱,分行时间质谱法适合各种分子量测定。63 高分子合金相容性,GHTS从热力学平衡体系考虑,两种材料能否溶混决定于体系的自由能变化:GHTS。式中G为自由能变化;H为焓的变化;T为温度;S为熵的变化。不同聚合物混合时熵的变化很小,当GH,亦即放热,才能互溶,否则不能成为结构均一的均相体系。绝大多数聚合物混合时皆需要吸收热量,在一般条件下皆不能互溶。 64 在用膨胀计法测定聚合物的Tg时,升温速率快时得到的聚合物的Tg比缓慢升温得到的数值高由于玻璃化转变不是热力学平衡过程,是一个松弛过程。温度降低,体系的自由体积减小,同时,黏度增大,链段运动的松弛时观
28、察时间。另一方面,冷却速度决定了实验的观察时间。而玻璃化温度是链段运动的松弛时间于实验的观察时间相当的温度,故冷却越快,观察时间越短,测得的越高65 增塑的聚合物的自由体积。低分子量的增塑剂具有比纯聚合物更多的自由体积,增塑剂和聚合物自由体积具有加和性,那么,增塑的聚合物将比纯聚合物有更多的自由体积。等自由体积对所有聚合物材料来说,都是相等的。占总体积的2.5%,所以增塑剂能有效降低聚合物的玻璃化转变温度。66 简述HIPS(耐冲击性聚苯乙烯)的制备工艺及其相结构特征,抗冲击性的原理。制备工艺:在适当温度,通过引发剂引发解职而成以聚丁二烯为主链,以聚苯乙烯为支链的接枝共聚物。相结构特征:在聚合
29、反应中,苯乙烯单体不断地转化为聚苯乙烯,而聚丁二烯含量不变,由于PB和PS浓度参数相差较大,反应体系中始终是呈现为分相状态。反应初期,聚丁二烯-聚乙烯溶液为连续相,聚苯乙烯-聚乙烯为分散相,这就是所谓的相反转。与此同时,苯乙烯单体不断地接枝到聚丁二烯链上,特别是反应中期以后,聚苯乙烯支链在聚丁二烯相内又形成为聚苯乙烯分散相,这是聚苯乙烯均聚物为连续相,而聚苯乙烯支链同时呈现为聚丁二烯相内的分散相,构成复式细胞相结构。抗冲击原理:HIPS拉伸时,试样伸长,但横截面积并不缩小,即材料体积增加,密度减小,说明材料内部发生了空化,这种空化是因为馋了垂直外力方向的裂纹,它不同于一般的裂缝,因为它不完全是
30、空白的,隙缝中贯穿着分子链按外力方向取向的细纤维状的高聚物,裂纹的产生是吸收能量的过程,因此说来,裂纹有助于材料耐受冲击。HIPS在外力作用下会产生大量的尺寸更小的裂纹,裂纹的产生和变形架构吸收大量的能量。67、如何检测PET和PBT是否混容?P176检测PET和PBT中非晶区的混容性可以用测定玻璃化转变的方法,PET和PBT的共混物只有一个随组成变化的Tg,这说明它们的非晶区是互相混容的。检测PET和PBT中晶区的混容性可用X射线衍射法、红外光谱法和量热法。若共混物中晶区不相容则它们相应的出现各自的衍射峰、各自的吸收带和各自的熔点。用这三种方法测试结果表明,共混物中PET和PBT是分别结晶而
31、不是生成混晶。68 研究高分子合金共混体系的分析方法都有那些?其原理是什么? 1.以研究共混体系形态为基础的方法采用光学显微镜或电镜直接观察分散相得尺寸及其分布。用小角X射线散射和小角中子散射亦可测定相区尺寸,并已揭示出室温下的分子水平相容的聚合物共混体系。 2.以研究共混体系物理性质为基础的方法共混体系的玻璃化转变是判断链段水平相容性的最通用和最有效的方法,相容共混体系只有一个玻璃化的转变,并随组成规律性变化。3.热力学方法这种方法是最根本的研究相容性的方法,直接测定共混体系聚合物间的混合热,或测定分子间相互作用参数。69 试分析下图溶致性液晶的粘度与浓度的联系。(P159)从图中可以看出,
32、该溶致型高分子液晶,在低浓度范围内,粘度随浓度增大急剧上升,出现一个 粘度极大值,随后粘度随浓度增大反而降低。当浓度增大到使溶液为均一的各向异性状态时,粘度又随浓度增大而上升。这种体系粘性行为的反常反映了溶液体系内区域结构的变化,当浓度达到一定值时溶液体系内建立起一定的有序区域结构,溶液变成液晶,所以粘度从极大值迅速下降,这时溶液中仍然存在各向同性相,即各向同性和各向异性两相共存的体系。浓度越大各向异性相所占的比例越大,粘度亦越小,直到体系成为均一的各向异性状态。70 试分析高分子材料蠕变过程。(p254) 高分子材料的蠕变过程分三个阶段:第一阶段,应力加上,应变马上产生,像虎克弹体一样,服从
33、虎克定律,称为瞬时普弹形变;第二阶段,是推迟蠕变形变,蠕变速率开始增加很快,然后逐渐变慢,最后达到平衡,应力和应变成比例;第三阶段:应变与时间成比例且不可逆,是线性非晶态高聚物的流体,服从牛顿流动定律。71 试用缠结理论分析聚合物熔体粘度随剪切速率变化的规律。(p329)在流动场中,大分子链段能产生取向同时,在临界分子量以上大分子链又能缠结,它大大增加了流动场中链段取向的可能性。在切变速率很低时,缠结有足够的时间滑脱,因此,在应力还没有达到能使分子取向是数值时,缠结已经被解开了。在切变速率较高时,缠结点之间的链段在解缠以前先产生取向。因此,聚合物熔体处于静止状态时应比流动状态时具有更高的缠结浓
34、度,分子缠结会使分子相对运动引起的流动变得更为困难,使粘度增加,在切变速率很高时,缠结实际上已经不复存在,粘度也应该达到较小的数值,并与切变速率无关,流动再次呈现牛顿性。72简述ABS接枝共聚物制备工艺及其相结构特征,抗冲击性的原理ABS树脂是以丁二烯、苯乙烯、丙烯腈为原料。采用乳液聚合法制成聚丁二烯胶乳,再用此胶乳与苯乙烯和丙烯腈进行乳液接枝共聚,就制得ABS粉料。其具有复杂的二相结构:i)分散相橡胶;ii)连续相SAN,橡胶以颗粒状,分散在基体树脂中,由于橡胶的存在,使ABS树脂具有更优异的性能,尤其是抗冲性能提高几倍甚至十几倍。冲击改性的原理是,在龟裂发生初期,及其蔓延之前,通过塑料变形
35、来吸收冲击能。这里有两种变形机理:屈服或拉伸;银纹,由极细的微丝汇聚成的微裂纹结构在向树脂蔓延时吸收了能量。73 高分子合金相分离的成核生长机理和旋节线机理有何不同?旋节线机理当体系处于旋节线包含的区域内时,是不稳定的,其分相过程是通过微小涨落得以实现的,体系会分为两相。这种过程通常进行得较快。成核生长机理当体系处于双节线和旋节线之间的区域内时,体系是亚稳定的。如果能分成两相体系,自由能是降低的。但其分相无法通过浓度的涨落来实现,而必须首先在体系中形成分散相的“核”。“核”一旦出现,就会逐渐长大,从而实现体系分相过程,通常这个过程进行得较慢。总之,在旋节线内的区域,相分离属旋节线机理,在旋节线和双节线之间的区域,相分离按成核和生长机理进行。74.试分析下图聚合物材料滞后的相位差与温度的关系。高聚物对外力的响应部分是弹性的,部分是粘性的,这种粘弹性行为是由于外力将迫使分子链构象的重排。在正弦应力作用的情况,这种分子链段重排运动需要一定的时间,这将使
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